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RÉPUBLIQUE ALGÉRIENNE DÉMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUP

RÉPUBLIQUE ALGÉRIENNE DÉMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITE MOULOUD MAMMERI DE TIZI-OUZOU FACULTE DE GENIE ELECTRIQUE ET D’INFORMATIQUE DEPARTEMENT D’INFORMATIQUE Mémoire de Fin d’Etudes De MASTER PROFESSIONNEL Filière : Informatique Spécialité : Ingénierie des systèmes d’informations Thème La 5G pour l’Internet des Objets (IoT) : une révolution pour une nouvelle ère. Défis et challenges. Présenté par : M. AMROUCHE Mouloud Devant le jury composé de : Présidente Mme. YESLI Yasmina Encadreur M. RAMDANI Mohammed Examinateur M. ABBAS Akli Promotion : 2019/2020 ***Remerciements*** Mes gratitudes s’adressent à mon Promoteur Monsieur RAMDANI Mohamed, pour son encadrement et le temps qu’il m’a accordé pour la réalisation de ce projet. Mes remerciements vont, à tous ceux qui ont aidé à réaliser ce travail, notamment Monsieur ABBAS Akli pour son aide et ses orientations, nos remerciements vont, également, aux membres du jury qui nous ferons l’honneur de juger notre travail. Nos profonds respects et chaleureux remerciements à nos très chères familles. « Dédicaces» Je dédie ce modeste travail en témoignage de gratitude à : A mes très chers parents et mes deux tentes Zehor et Khalti Baya, pour leur amour, leurs sacrifices et leur soutien moral, durant toute ma vie. A mes chers frères et leurs familles : Tahar, Hocine, Saad. A mes chères sœurs et leurs familles : Malika, Nadia, Samia, Henifa, Fatiha et à tous mes neveux et nièces. A ma belle-famille Temouche, ma chère femme Lynda qui m’a beaucoup aidé et soutenu et mon petit ange Yades. A mon cher ami Ait Hocine Karim et sa famille et tous mes amis et ceux qui m’aiment sans oublier toute la promotion informatique professionnel 2019/2020. Résumé Des vitesses plus rapides, une bande passante plus large et une foule d’autres caractéristiques donnent au 5G un avantage lorsqu’il s’agit de connecter vos appareils. Les compagnies de téléphonie mobile se battent à nouveau. D’abord, elles se sont battues pour savoir laquelle avait la meilleure couverture et les meilleurs prix. Aujourd’hui, Vous n’êtes pas le seul à penser que le 5G n’est qu’un autre stratagème de marketing. Mais la vérité est que la 5G aura probablement un impact retentissant sur l’avenir de l’IoT. Cet impact pourrait changer presque tous les aspects de notre vie quotidienne, du fonctionnement de nos villes jusqu’à notre Fitbit ou Apple Watch. Sont couverts dans ce rapport, les aspects importants de la cinquième génération d’Internet (5G) et ses spécificités. Internet des objet (Iot) son architecture et ses réseaux de communication avec la 5G . Les objectifs tracés dans ce travail de fin d’étude sont multiples. Il s’agit d’un premier temps d’étudier les réseaux de communication actuels leurs points forts et leurs limites et enfin étudier la 5G et ses défis pour l’Iot. Mots-clés : 5G, IoT, réseaux mobiles, capteurs, énergie, sécurité. Summary Faster speeds, greater bandwidth, and a host of other features give 5G an edge when it comes to connecting your devices. The mobile phone companies are fighting again. First, they fought over which one had the best coverage and the best prices. Today, You're not the only one who thinks 5G is just another marketing ploy. But the truth is, 5G is likely to have a resounding impact on the future of IoT. This impact could change almost every aspect of our daily lives, from the functioning of our cities to our Fitbit or Apple Watch. This report covers the important aspects of the fifth generation internet (5G) and its specifics. Internet of things (Iot) its architecture and its communication networks with 5G. The objectives outlined in this end of study work are multiple. The first step is to study current communication networks, their strengths and limitations, and finally to study 5G and its challenges for the Iot. Keywords : 5G, IoT, mobile networks, sensors, energy, security. Liste des abréviations 5 G : Cinquième génération de internet 5G-IoT : 5G pour l’Iot 4 G : Quatrième génération 3G : Troisième génération 2 G : Deuxieme génération Iot : Internet of things en anglais Ido : Internet des objets GPRS : General Packet Radio Service LORA : Protocole de communication à bas débit. SIGFOX : Protocole de communication ETH : Protocole de communication SNCF Fret : Société de transport ferroviaire. RFID : Radio fréquence identité. NFC : Protocoles Near Field Communication BLE : Bluetooth Low Energy GRDF : Distribution de gaz naturel en France. PARC : Un centre de recherche situé à Palo Alto en Californie (États-Unis). UIT : Union Internationale des Télécommunications. MAU : Medium Access Unit. PAN : Personal Area Network ou Réseau personnel LAN : Local Area Network ou réseau local Liste des abréviations WAN : Wide Area Network ou réseau étendu PAN : Personal Area Network ou réseau étendu MAU : Multistation Access Unit CPL : Courant porteur en ligne ITU : International Telecommunications Union. NG-RAN : New Generation of Radio Access Network (nouvelle génération de réseau d’accès radio) AN : Access Network (réseau d’accès) UE : User Equipment PDU : Protocol Data Unit QOS: Quality Of Service IDC: International Data Corporation LTE: Long Term Evolution RAT : Technologie d’accès radio RPMA : Accès multiple en phase aléatoire LPWA : Low Power Wide Area Network ( réseau étendu base consomation) 3GPP : La partie des normes (à partir de la version 8) qui traite de la diffusion de la télévision sur les cellules radio des services mobiles 3G et 4G. MTC : Midi time code, un protocole de synchronisation NFV : Network function virtualisation MIMO : Multiple Input Multiple Output ou MIMO entrées multiples, sorties multiples. Liste des figures et tableaux Lis des figures Figure 1 : Système IoT .............................................................................................................. 5 Figure 2 : Les modèles de l’IoT ................................................................................................ 7 Figure 3 : Technologies de communication .......................................................................... 19 Figure 4 : Les composantes d’un réseau informatique ........................................................... 27 Figure 5 : Wide Area Network ou réseau étendu .................................................................... 29 Figure 6 : La topologie maillée ............................................................................................... 31 Figure 7 : Les réseaux de communication ............................................................................... 32 Figure 8 : Architecture de réseau 5g et ses services ................................................................ 43 Figure 9 : Les trois familles d’usages 5G ................................................................................ 47 Figure 10 : Chronologie vers la 5G ......................................................................................... 51 Figure 11 : MTC dans 5G-IoT ............................................................................................... 52 Figure 12 : Exigences relatives à l'IoT compatible 5G ........................................................... 56 Figure 13 : Architecture IoT. ................................................................................................... 57 Figure 14 : Technologies associées à la 5G-IoT ..................................................................... 59 Figure 15 : Exemple d'architecture 5G-IoT ............................................................................. 60 Figure 16 : 5G-IoT .................................................................................................................. 62 Liste des tableaux Tableau 1 : Technologies de communication ....................................................................... 18 Tableau 2 : Les principaux protocoles utilisés dans les projets IoT ....................................... 37 Sommaire INTRODUCTION GENERALE ........................................................................................... 1 Chapitre I : L’internet des objets INTRODUCTION ..................................................................................................................... 3 1. INTERNET DES OBJETS .................................................................................................... 3 1.1. Définition .................................................................................................................. 3 1.2. L’internet des objets : applications et futur ............................................................... 4 1.3. L’identification .......................................................................................................... 4 1.4. Le réseau de l’IoT ...................................................................................................... 5 1.5. Les modèles de l’IoT ................................................................................................ 6 2. DOMAINE D’APPLICATION ............................................................................................. 9 2.1. Applications de l’Internet des Objets ........................................................................ 9 3. LES TECHNOLOGIES DE COMMUNICATION DES OBJETS CONNECTES ............ 15 3.1. Les technologies de courte portée ........................................................................... 15 3.2. Les technologies de moyenne portée ....................................................................... 16 3.3. Les technologies de longue portée ......................................................................... 17 4. CHOISIR UN RESEAU ADAPTE A SON BESOIN ......................................................... 18 5. LES PRINCIPALES MENACES LIEES AUX OBJETS CONNECTES ? ....................... 20 5.1. Chaque objet connecté a un potentiel exploitable caché ........................................ 20 5.2. Il y a beaucoup d’objets connectés qu’on oublie .................................................... 20 5.3. L’importance d’une protection sécurisée sur les objets .......................................... 20 6. COMMENT VOUS PROTEGER DES INTRUS ? ............................................................. 20 7. COMMENT SE DEVELOPPE LA LUTTE CONTRE LES CYBER-RISQUES ? ............ 21 Sommaire 7.1 La philosophie de risque intégrée n’est plus une option. .......................................... 21 7.2 La gestion des cyber-risques et l’innovation doivent être sur un pied d’égalité. ...... 21 7.3 Pas de normes de risque globales. ............................................................................ 21 8. LA SECURITE DANS L’INTERNET DES OBJETS ....................................................... 22 8.1 Les contrôles industriels .......................................................................................... 23 8.2 Une surface d'attaque riche ...................................................................................... 23 8.3 La sécurité dès la conception est difficile ................................................................ 23 8.4 Des solutions complexes .......................................................................................... 23 8.5 La résilience ............................................................................................................. 24 8.6 Qu'allons-nous faire maintenant ?............................................................................. 24 CONCLUSION ........................................................................................................................ 25 Chapitre II : Les réseaux de communications actuels INTRODUCTION ................................................................................................................... 26 1. LES RESEAUX INFORMATIQUES ................................................................................. 26 2. LES OBJECTIFS D’UN RESEAU INFORMATIQUE ..................................................... 27 3. CLASSIFICATION DES RESEAUX ................................................................................ 28 3.1. Classification des réseaux selon la distance ........................................................... 28 3.2. Classification des réseaux selon la topologie .......................................................... 29 4. LES RESEAUX DE COMMUNICATION ........................................................................ 31 5. LES TYPES DE RESEAUX DE COMMUNICATION ..................................................... 32 5.1. Réseaux Filaires ...................................................................................................... 32 5.2. Réseaux sans fils ..................................................................................................... 32 5.3. Les réseaux courte distance .................................................................................... 33 Sommaire 5.4. Les réseaux très bas-débit ....................................................................................... 33 5.5. Les réseaux mobiles ................................................................................................ 33 6. IOT & LES PROTOCOLES DE COMMUNICATION POUR LES RESEAUX SANS-FIL ET FILAIRES ......................................................................................................................... 33 7. SUPPORT PHYSIQUE ........................................................................................................ 34 7.1 Communications sans fil ........................................................................................... 34 7.2 Communications filaires ........................................................................................... 34 8. LA PORTEE ........................................................................................................................ 34 9. DEBIT .................................................................................................................................. 35 10. COMPARATIF uploads/Management/ amrouche-m.pdf